中美高中物理教材磁场知识内容的对比研究

曾道富 陈巨

摘要：本文主要内容是关于中美主流教材磁场部分内容的比较研究，从微观视角通过对本章的知识结构、插图设置、阅读材料、章节间和章节后习题、章节实验等的对比研究，更好地辨明美国教材的优与劣，正视我国现阶段教材改革中出现的问题，为未来课程改革提供一定的参考意见。关键词：高中物理教材;美国教材;磁场;认知规律中图分类号：G648 文献标识码：B文章编号：1672-1578（2014）19-0027-01现阶段很多文章对于中美教材的对比，基本上是基于教材的整体而言，而关于章节性内容进行阐述的很少;另外源于磁场的抽象性及实际存在性，它属于高中物理知识的难点部分，这也是本文立足之处。所选用教材是美国《Physics： Principles and Problem》[1]和人教版高中物理教材作为研究对象，以对比的方式从一个新的视角看待两国教材。1.主要知识结构的展开表1中国：人教版《物理·选修 3-1》美国：《Physics： Principles and Problem》3.1磁现象和磁场磁现象、电流的磁效应磁场、磁性的地球起步实验3.2磁感应强度磁感应强度的方向、磁感应强度的大小24.1永磁铁和暂时性磁铁磁铁的一般特性、永磁铁周围的磁场、电流的磁效应、磁性物质的微观结构3.3集中常见的磁场磁感线、几种常见的磁场、安培分子电流假说、匀强磁场、磁通量24.2磁场产生的力电流在磁场中受到的力、扬声器、灵敏电流计、带电粒子受到的力、利用磁介质储存信息3.4磁场对通电导线的作用力安培力的方向、安培力的大小、磁电式电流表3.5磁场对运动电荷的作用力洛伦兹力的大小和方向、电视显像管的工作原理3.6带电粒子在匀强磁场中的运动带电粒子在匀强磁场中的运动、回旋加速器我们对表1所展示的内容从知识的逻辑结构、发展顺序和学生的认知规律加以分析。总体来看，中国教材知识的逻辑结构相比美国的而言更系统，更贴近发展的历史顺序。但从接受新事物新知识的认知规律上讲，美国的则更加优秀。比如本章的开篇，中国教材没有引入而直接进入主要内容，对于学生接受新知识没有一个缓冲过程，这会让学生难以激发浓厚的学习兴趣。反观美国教材，它开篇通過让学生做一个起步实验来明白磁场对其作用物体的力的方向，此举能提高学生学习的主观能动性，对于顺利进入下一个知识环节奠定了学生的主观能动性基础。无论是中国的教师、教育研究者还是学生总觉得教材不尽人意，而对于美国教材似乎都愿意给它打一个高分。2.插图设置为凸显出两国教材在插图及栏目设置中的异同，我们采用在知识点相同的情况下，对比不同教材所采用的不同插图所表达的内容的异同。图2内容我们选取电流的磁效应来对比说明。图2 （a）美版教材电流磁效应，（b）中版教材电流磁效应图2两图均体现了电流对周围小磁体的作用，很明显美版的插图更直观的反映了通电直导线周围的磁场的分布情况，并且从小铁屑排列方向也反映出电流产生磁场的方向。反观中版插图是一张简单的示意图，对于电流产生磁场的分布情况和磁场方向也不能直观的反映出来，而且整章中示意图的数量明显多于趣味性的插图。而这样的插图对于帮助学生理解知识没有实际效果。3.阅读材料教材中设置的各种阅读材料是其有机的组成部分，它作为对课外知识的延伸，能提高学生理解能力，创新思维观念[2]。研读两国教材的阅读材料后，有以下发现：①从数量上中国教材是2项，美国教材是1项。②从难易程度上看，中国教材属于为教材服务的科普性文章，美国教材涉及到现代科学技术和日常生活中的运用。③从独立性上看，中国教材强调内容的完整性，使得阅读材料依附于章节内容。美国教材的阅读材料是章节内容的拓展和延伸，为感兴趣学生提供了进一步的探索使用，独立性相对较高。4.章节间和章节后习题习题是教材重要的组成部分，将两国教材本章所有习题对比研究后发现。我国教材和美国教材的习题都注重学生对基本物理知识的掌握，在习题设置上也明显体现出我国教材的编著一直注重知识完整性这一特点。美国教材的习题数量明显多于我国教材，但多数只是对简单物理知识的灵活运用，没有复杂的数学计算，题型以思考题为主，与实际生活联系紧密，同时强调学生之间的合作，设计方案共同解决问题，而且思考题给与了学生很大的思考空间。我国教材习题较少且难度不大，但趣味性低，涉及的知识面狭窄，与实际生活联系较少。习题的解决通常很多都需要数学计算而不是物理知识本身，对于需要团队协作设计才能完成的基本没有涉及。5.章节实验设计物理学科实验为主，没有特定的实验支撑就不能观察到某些物理现象。实验对于老师而言是物理教学的内容方法和手段，对学生来说是学习和理解物理知识最直观的途径。很遗憾本章节中我国教材没有设置明确的实验项目，只有内容当中的一些"做一做"和"演示"设置。分析其原因，或许与中国高中物理教学的实验条件有关，反向说明我国高中教材基本属于经典物理学范畴，而美国教材则体现了随科技变化的发展性。美国教材在本章中设置的实验是关于"电磁铁利用电流产生的磁场使磁性物质磁化"。从实验目标、器材、步骤、结论分析与运用等我们可以看出，美国教材对于实验设置的目的在于训练学生科学的认识观，而且与生活紧密联系。6.总结从以上比较内容看出，新课程改革后我国的教材在各方面有了很大的进步，但是始终没有脱离集权式的知识本位的思维局限性，没有将人作为知识传达的主体。但是教材的编著须以学生为中心，教材的主要使用者是青少年学生，所以其形式内容的编写都必须从学生角度出发。为学生服务的教材，最终才能为社会服务。参考文献：[1] [美] 保罗·齐策维茨（Zitzewitz， P. W.）等著.物理： 原理与问题·下册. 钱振华等译. 杭州： 浙江教育出版社， 2008.[2] 普通高中课程标准实验教科书物理选修3-1. 北京： 人民教育出版社， 2004.作者简介：曾道富（1990-）男，四川盐源，西南大学物理科学与技术学院，硕士研究生，凝聚态物理专业。